迈克尔加成/S,N-分子内重排串联反应用于构建测定半胱氨酸和高半胱氨酸的荧光探针

来源：X一MOL资讯

半胱氨酸（Cysteine, Cys）和高半胱氨酸（Homocysteine, Hcy）作为含巯基的氨基酸，在生理过程中发挥着重要作用。其中Cys在体内作为抗氧化剂参与蛋白质合成、解毒、金属结合、翻译后修饰和代谢等过程。然而，Cys缺乏会引发多种疾病，例如发育迟缓、皮肤损伤、嗜睡、肝损伤和身体虚弱。Hcy是蛋氨酸和半胱氨酸代谢过程中一个重要的中间产物，其本身并不参加蛋白质的合成，但是血浆中Hcy含量较高会导致心血管疾病、阿尔茨海默病，神经管缺陷、妊娠期并发症、炎性肠病和骨质疏松症。因此，开发用于检测生物体系中Cys和Hcy的荧光探针分子具有非常重要的意义。

近日，西北大学杨小峰教授课题组基于迈克尔加成/S,N-分子内重排串联反应，构建了一种以丙炔酰胺为识别基团，专一测定Cys/Hcy的荧光探针分子CPA。探针CPA分子内存在光诱导电子转移（d-PET）过程，因此呈现弱荧光；Cys（或Hcy）的巯基与CPA的共轭炔烃发生迈克尔加成反应，生成β-硫代-α,β-不饱和酰胺（1a/1b），随后该产物自动进行分子内的S,N重排，最终生成β-氨基-α,β-不饱和酰胺产物（2a/2b）。上述串联反应导致CPA分子内的PET过程受阻，从而导致检测体系在495 nm处的荧光信号显著升高，据此实现了对Cys/Hcy的选择性检测（图1）。由于上述的分子识别过程中需要巯基和邻近氨基的共同参与，因此CPA对Cys/Hcy的检测具有非常高的选择性，谷胱甘肽和其他常见氨基酸不干扰检测（图2）。该探针已成功应用于不同细胞中的Cys成像分析（图3）。该研究工作为设计选择性测定Cys/Hcy的荧光探针提供了新的思路。

图1. 探针CPA选择性测定Cys/Hcy的原理示意图

图2. 探针CPA与不同生物分子作用后的荧光光谱

图3. 探针CPA用于不同细胞中Cys 的荧光成像分析（左图）及正常细胞（L02）和癌细胞中（HepG2）Cys含量成像分析的比较（右图）

这一研究成果近期发表在美国化学会旗下的Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是西北大学2017级硕士研究生程天怡。